Ruote magnetiche: materiali e principi di progettazione

Evoluzione, tipologie, materiali e principi di progettazione delle ruote magnetiche. Una tecnologia ancora agli esordi, che necessita di ulteriori approfondimenti, ma con promettenti opportunità applicative.

Le ruote dentate sono componenti essenziali in gran parte dei sistemi meccanici ed elettromeccanici. In particolare, trovano impiego in applicazioni automobilistiche e industriali per la variazione della velocità e della coppia trasmessa. Gli ingranaggi meccanici di tipo tradizionale presentano tuttavia una serie di criticità:

  • sono soggetti ad usura o surriscaldamento
  • spesso si danneggiano nel momento in cui la coppia diventa eccessiva
  • necessitano di lubrificazione e periodica manutenzione.

Recentemente si sta assistendo a un significativo incremento delle attività di ricerca e sviluppo di ruote magnetiche, potenzialmente in grado di sostituire efficacemente gli ingranaggi di tipo tradizionale. Peché?

  1. trasmettono coppia senza alcun contatto, garantendo elevata efficienza, scarso rumore e vibrazioni, ridotta o assente manutenzione, requisiti di raffreddamento inferiori, vita utile incrementata, migliore qualità ed affidabilità.
  2. si tratta di componenti più piccoli e leggeri rispetto agli ingranaggi meccanici tradizionali.
  3. forniscono una protezione intrinseca dai sovraccarichi e riducono significativamente le dannose “pulsazioni” della trasmissione.
  4. La loro capacità di carico dipende dal livello di carico magnetico e non si hanno limiti di carico elettrico per via dell’assenza di bobine elettriche.

Le ruote magnetiche trovano oggi impiego in numerose applicazioni: dalle trasmissioni per veicoli elettrici e ibridi, ai propulsori marini, alle turbine eoliche, dal settore aerospaziale alle energie rinnovabili e all’automazione industriale, offrendo performance migliorate con una conseguente riduzione dei costi legata a un funzionamento più affidabile. Sebbene le opportunità applicative siano molto promettenti, si tratta comunque ancora di una tecnologia agli esordi, che necessita di ulteriori approfondimenti e migliorie.

Motivazioni per l’adozione di ruote magnetiche

Gli ingranaggi meccanici sono ampiamente utilizzati in applicazioni industriali e nel settore automobilistico per la trasmissione di coppia tra componenti rotanti. Tipicamente, un sistema di questo tipo comprende almeno una coppia di ruote dentate in presa fra loro.

Per un corretto funzionamento, i denti delle ruote devono trovarsi in condizione di contatto reciproco, condizione che comporta alcune criticità tra cui la comparsa di vibrazioni, rumore, fatica, nonché maggiore rischio di guasti. Nel settore automobilistico, tali problematiche sono aggravate per la correlazione con altri componenti del veicolo ed è quindi richiesta una gestione ben ponderata per scongiurare guasti catastrofici o ulteriori danni che possono compromettere, oltre che il comfort, la guidabilità e sicurezza del veicolo stesso.

Una valida soluzione può essere la sostituzione di ingranaggi meccanici con ruote magnetiche. Queste, come detto, garantiscono prestazioni eccellenti grazie al peso ridotto, manutenzione limitata o del tutto assente, elevata affidabilità, rumore e usura contenuti, funzionamento in assenza di contatto e maggiore efficienza.